三种淀粉载体粉末酱油的性质对比研究

朱弘毅，杜先锋

（安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽合肥 230036）

酱油起源于我国，是我国传统的调味品，我国酿造酱油的年产量占全球酿造酱油的55%[1]。酱油具有色泽鲜艳有光泽，味道鲜美醇厚，风味馥郁，体态澄清等特点，是人民生活中不可或缺的调味品[2]。虽说酱油在食品调味中是不可或缺的，但是酱油的运输成本昂贵，携带不方便，粉末酱油的应用则大为降低其运输成本，提高了酱油携带和食用的便利性。

国内外对于粉末酱油的研究较少，粉末酱油的制备主要都是以多孔淀粉为载体的[3-7]，通过喷雾干燥制备获得，具有保持酱油风味成分和固有性质，复水性好的特点[8]，但是淀粉本身不溶解和容易糊化的特点，限制了粉末酱油在生产食用过程中的应用。颗粒状冷水可溶性多孔（GCWSM）淀粉结合颗粒状冷水可溶性淀粉和多孔淀粉的制备工艺，不仅具备颗粒状冷水可溶性淀粉在常温水中溶解的优点[9]，而且还具有多孔淀粉作为新型吸附剂的特性[8]。真空冷冻干燥相较于喷雾干燥有以下优点：在低温、低压下进行，微生物的生长和酶作用受到抑制；酱油的物理结构和分子结构变化极小，其组织结构和外观形态被较好地保存；最大限度地保存食品的色、香、味，能保存食品中的各级营养成分；设备简单，投资少，耗能少。

本文优化了粉末酱油的制备方法，分别运用酶法制备多孔淀粉、乙醇-碱法和酶解法相结合制备GCWSM淀粉，将3种淀粉与酱油混匀后通过真空冷冻干燥生产粉末酱油，比较粉末酱油的各项指标，使用差示量热扫描仪研究制备粉末酱油过程中淀粉的性质变化。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

玉米淀粉、酱油 市售；糖化酶 北京奥博星生物技术有限责任公司，10万U/g；柠檬黄 为食品级；95%乙醇、无水乙醇、氢氧化钠、盐酸、无水乙醚、无水硫酸钠、氯化钠 均为分析纯。

DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；DF-101S磁力搅拌水浴锅 巩义市英峪予华仪器厂；PB-10 pH计 赛多利斯科学仪器有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司；MDJ-8S数字式粘度计 上海精天电子仪器有限公司；ZD-2自动电位滴定仪 上海雷磁仪器厂；Scientz-18N真空冷冻干燥机 宁波新芝生物科技股份有限公司；DSC 8000差示量热扫描仪 美国TA公司。

1.2 实验方法

1.2.1 多孔淀粉酶解工艺[10-12]将50g原淀粉置于250mL锥形瓶中，加入pH4.0的Na2HPO4-柠檬酸缓冲溶液100mL，置于磁力搅拌器中，40℃预热10min，加入0.6‰的淀粉糖化酶，40℃酶解6h，加入4%（M/V）NaOH溶液3mL。离心、干燥、粉碎、过200目筛。

1.2.2 GCWSM淀粉的制备[10-15]称取玉米淀粉50g悬浮于乙醇溶液，在35℃条件下以4g/min的速度滴加3moL/L NaOH溶液，混合后搅拌40min，室温静置30min，倒出上清液后用乙醇溶液悬浮淀粉颗粒沉淀，再用3moL/L的HCL溶液将其中和至中性，分别用80%、95%和无水乙醇洗涤，抽滤。将滤饼置于250mL锥形瓶中，加入pH4.0的Na2HPO4-柠檬酸缓冲溶液100mL，置于磁力搅拌器中，40℃预热10min，加入0.6‰的淀粉糖化酶，40℃酶解6h，加入4%（M/V）NaOH溶液3mL。离心、干燥、粉碎、过200目筛。

1.2.3 冷水溶解度[16]的测定 将100mL 1%的原淀粉、多孔淀粉和GCWSM淀粉溶液恒温振荡30min后离心10min，取25mL上清液在110℃下干燥4h。公式如下：

1.2.4 粘度[16]的测定 将100mL 1%的原淀粉、多孔淀粉和GCWSM淀粉溶液在室温中静置1h，用MDJ-8S数字式粘度仪在60r/min转速条件下测定粘度。

1.2.5 水解率的测定 采用3，5-二硝基水杨酸比色法（DNS法）[17]测定葡萄糖浓度。

1.2.6 柠檬黄吸附量[18-19]的测定 将0.5g样品与50mL 0.021mg/mL柠檬黄溶液充分混匀后盖上玻璃塞，30℃恒温振荡2h，过滤，430nm条件下测定吸光度。计算公式如下：

吸附量（mg/g）=（吸附后柠檬黄滤液浓度（mg/mL）-原柠檬黄溶液浓度（mg/mL））/淀粉质量（g）×溶液体积（mL）。

1.2.7 真空冷冻干燥制备粉末酱油 将原淀粉、多孔淀粉和GCWSM淀粉与酱油分别按1∶10的比例混合，置于-20℃冰箱中预冻12h，在真空冷冻干燥箱中真空冷冻干燥[20]至恒重。

1.2.8 氨基态氮测定[21]氨基态氮含量的测定根据GB 18186-2000中的甲醛法测定。

1.2.9 粉末酱油的感官评定 10%原淀粉、多孔淀粉和GCWSM淀粉制备的粉末酱油分别表示为样品A、B和C。A、B和C样品还原后进行感官评定，分为5个选项，从色泽、香气和滋味等方面对粉末酱油进行感官评定，对应的得分如下：很不喜欢（-2）、不喜欢（-1）、一般（0）、喜欢（+1）、很喜欢（+2），由16人组成的感官评价小组依据个人喜好评分[22]。

1.2.10 淀粉颗粒及粉末酱油的热力学特性研究 分别将原淀粉、多孔淀粉、GCWSM淀粉和GCWSM淀粉制备获得的粉末酱油溶解于蒸馏水，混合均匀后过夜，置于铝坩埚加盖密封。用差示扫描量热仪测定。测定条件[23-26]：氮气流量100mL/min，升温速度10℃/min，升温范围0～100℃。

1.2.11 重复性实验 每项实验进行三组平行实验，取其平均值。

2 结果与讨论

2.1 淀粉相关性质的测定

冷水溶解度、粘度、水解率和柠檬黄吸附量是淀粉在制备过程中比较重要的指标，冷水溶解度和粘度侧重于淀粉的溶解度方面的表达，水解率和柠檬黄吸附量侧重于淀粉成孔前后的变化情况。表2结果表明：GCWSM淀粉与多孔淀粉的水解率和柠檬黄吸附量相差不大，说明GCWSM淀粉在多孔的形成过程中并没有因为乙醇-碱法的使用而降低。但是在3种淀粉的冷水溶解度和粘度测定中发现多孔淀粉的冷水溶解度和粘度在原淀粉的基础上稍有一些提高。在多孔淀粉基础上制备的GCWSM淀粉冷水溶解度和粘度分别从5.67%和73.1mPa·s提高到46.79%和205.8mPa·s。原淀粉和多孔淀粉的冷水溶解度和粘度比较低，可能的原因是淀粉在酶解处理过程打断了淀粉少量的支链，但是并没有改变淀粉整体的结构。碱液的处理打断了淀粉的支链，破坏了淀粉的结晶结构，从而提高GCWSM淀粉的冷水溶解度和粘度；多孔淀粉和GCWSM淀粉经过酶解反应水解淀粉，在淀粉表面形成多个微孔，提高淀粉的水解率和吸附作用。由此可得，GCWSM淀粉既保持了吸附特性，也保留了溶解特性，可以用于粉末酱油的工业生产。

表1 粉末酱油感官评分标准Table 1 The sensory scoring criteria of soy sauce powder

表2 淀粉相关性质的比较Table 2 Comparison of differently treated starch’s related properties

2.2 粉末酱油的氨基态氮测定

国标中明确规定评价酱油质量好坏的重要指标是氨基态氮[21]。氨基态氮含量越高，表明酱油的鲜味越浓。表3结果表明：原淀粉配比的粉末酱油氨基态氮含量为0.415g/100mL，仅略高于国标中三级酱油中氨基态氮的最低含量0.4g/100mL[21]，与原酱油的差距较大。多孔淀粉配比的粉末酱油氨基态氮含量为0.492g/100mL，GCWSM淀粉配比的粉末酱油氨基态氮含量为0.487g/100mL，原酱油测定的氨基态氮含量为0.514g/100mL。说明GCWSM淀粉经过可溶性处理并没有改变其吸附作用，其氨基态氮含量也处于正常范围内，有利于保持酱油中的氨基态氮，同时GCWSM淀粉的溶解性优于多孔淀粉，因此可以得出结论：GCWSM淀粉更利于粉末酱油的应用。多孔淀粉和GCWSM淀粉制备的粉末酱油中氨基态氮含量高于原淀粉制备的粉末酱油是因为淀粉表面形成的微孔有效吸附了酱油中的氨基态氮。

表3 粉末酱油的氨基态氮Table 3 Amino nitrogen of soy sauce powder produced with differently contents of starch

2.3 粉末酱油的感官评定

表4为原淀粉、多孔淀粉和GCWSM淀粉制备的粉末酱油的感官评定结果。评定结果用方差分析法（见表5）进行解析：在5%显著水平相应的临界面值为F（0.05）≈3.2，因为3.2＞0.25，可推断三样品没有显著差异（5%水平）。原淀粉、多孔淀粉和GCWSM淀粉制备的粉末酱油在色泽、香气和滋味等方面没有显著性差异，综合多孔淀粉和GCWSM淀粉的理化性质，因此可以采用GCWSM淀粉取代原淀粉和多孔淀粉制造粉末酱油。

表4 样品A、B和C的感官评定结果Table 4 Sensory evaluation results of samples A，B and C

表5 方差分析表Table 5 Variance analysis of regression model

2.4 淀粉颗粒及粉末酱油的热力学特性研究

图1 原淀粉、多孔淀粉、GCWSM淀粉和粉末酱油的DSC图Fig.1 DSC diagram of native starch，porous starch，GCWSM starch and soy sauce powder

图1为原淀粉、多孔淀粉、GCWSM淀粉和GCWSM淀粉制备的粉末酱油的DSC图，原淀粉的糊化起始温度、糊化峰值温度和糊化终止温度分别为66.68、73.09、78.69℃。多孔淀粉的糊化起始温度、糊化峰值温度和糊化终止温度分别为65.17、74.09、79.92℃，说明原淀粉经过酶解反应后糊化起始温度提前，糊化范围变宽。这是因为淀粉在制备过程中，酶先作用于无定形区，无定形区域变小，结晶区相对增多，且无定形区与结晶区相互影响变小，无定形区熔融对结晶区糊化的驱动力减小，结晶区需要较高的温度下熔融，因此，多孔淀粉的糊化终止温度上升，糊化温度区间变宽。GCWSM淀粉的糊化起始温度、糊化峰值温度和糊化终止温度分别为66.56、75.16、80.31℃，GCWSM淀粉在经过溶解性处理后糊化现象减弱，糊化起始温度升高，糊化焓降低。粉末酱油的糊化起始温度、糊化峰值温度和糊化终止温度分别为68.15、75.16、79.74℃，粉末酱油的糊化曲线基本上与GCWSM淀粉保持一致，只是糊化起始温度、糊化峰值温度和糊化终止温度发生改变。GCWSM淀粉在碱溶液的作用下，淀粉中的双螺旋区的展开变成单螺旋，结晶结构被打破，结晶序列发生变化，导致淀粉的糊化现象减弱，糊化焓降低。粉末酱油由于受其中的GCWSM淀粉的影响，糊化现象也减弱。

目前有效的制备粉末酱油的方法是用多孔淀粉为载体的方法，此类方法虽然可以得到优质的粉末酱油，但是该法制备的粉末酱油由于不溶于水，高温情况下容易糊化，很难应用于实际。GCWSM淀粉既提高了淀粉的溶解度，也具备了多孔淀粉的吸附特性，从真正意义上解决了粉末酱油应用于实际的问题。

3 结论

实验表明，GCWSM淀粉作为载体提高了淀粉本身的冷水溶解度、粘度、水解率和柠檬黄吸附量，表明了GCWSM淀粉作为粉末酱油载体优于其他两种淀粉。氨基态氮含量是评价酱油质量最重要的指标之一，比较三种粉末酱油与原酱油的氨基态氮含量，GCWSM淀粉制备的粉末酱油含量为0.487，与原酱油的氨基态氮含量相似，更利于酱油中氨基态氮的保存。感官评定的结果表明三种淀粉制备的粉末酱油在色泽、香气和滋味等方面无显著性差别，GCWSM淀粉可以代替原淀粉和多孔淀粉制备粉末酱油。观察DSC结果，反映了制备粉末酱油过程中淀粉本身糊化温度的变化，说明在制备粉末酱油的过程中GCWSM淀粉降低淀粉本身的糊化现象，糊化起始温度升高，糊化焓降低，进一步证明GCWSM淀粉作为粉末酱油载体的可行性。本实验操作简单、产品携带方便等优点，为进一步发展粉末酱油提供技术参考。

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